Chapitre 2. Les conditions du problème du changement climatique
1. Aspects géophysiques: Un système susceptible de surprendre
1.3. Conclusion : le problème est réel et sérieu
Toute controverse n’est cependant pas complètement éteinte. Certains auteurs comme Pat Michaels14 ou Richard S. Lindzen15 soulignent le manque de capacité prédictive des modèles actuels. En effet, certains paramètres comme la magnitude de l’effet indirect des aérosols, les rétroactions possibles provenant de la vapeur d’eau ou des écosystèmes terrestres sont encore mal connus. Certains porte parole de groupes de pression industriels contre la limitation des émissions, comme Gail McDonald16 , en tirent la conclusion qu’il est urgent d’attendre.
Les modèles climatiques qui indiquent que l'un des principaux effets des émissions de gaz à effet de serre sera le réchauffement global sont loin d'être parfaits certes. Mais la plupart des scientifiques croient qu'ils donnent les meilleures estimations du changement climatique dont on puisse disposer, et ces modèles sont validés par des explications qualitatives simples établies depuis plus d’un siècle1718. Cependant, si les modèles actuels sont faux, ils peuvent l’être dans les deux sens. Les scénarios d'émission et les résultats des modèles peuvent sur-estimer le risque, mais ils peuvent tout autant le sous-estimer. Les sondages d’experts de Morgan et Keith19 et Nordhaus20 montrent que, bien que les opinions divergent, les scientifiques attribuent une probabilité de l’ordre de 10% aux deux hypothèses extrêmes pour la sensibilité climatique (négligeable, moins de 1°C, ou très importante, plus de 5°C). En conséquence, il peut sembler que l’incertitude fournit plutôt une raison supplémentaire d’agir. Au total, bien que de nombreuses incertitudes subsistent, on peut conclure que le risque du change- ment climatique est réel et sérieux. Ce risque s'augmente d'une incertitude concernant les surprises possibles. Il est d’autant plus préoccupant que l’accumulation des gaz à effet de serre est irréversible, la plupart restant présent dans l’atmosphère de plusieurs dizaines à plusieurs centaines d’années. Les auteurs cités plus haut comparent la fiabilité des sciences du climat avec la fiabilité de la phy- sique en général, ce qui les conduit à rejeter le message d’alerte. Toutefois, l’enjeu n’est pas une ex- périence de mécanique des fluides, mais la question d’une action internationale contre le changement climatique. A ce titre, les sciences du climat doivent se comparer aux autres sources d’information qui éclairent l’action publique comme l’économie, l’histoire ou les sciences politiques. Le rapport entre ce que nous ignorons du système économique et la politique économique est bien commensurable avec le rapport entre ce que nous ignorons du système climatique et la politique climatique.
Les incertitudes ne doivent donc pas être exagérées, ce qui ne sert d’ailleurs plus à rien. En effet, la signature de la Convention Climat prouve que, sur la base du principe de précautiona, les conclusions précédentes suffisent à motiver une action publique.
Figure 2.1 : Spectres de rayonnement et absorption atmosphérique.
Ces figures expliquent le mécanisme physique de l'effet de serre. En haut: Spectre absorption de trois importants gaz à effet de serre. Au milieu: spectre d’absorption de l'atmosphère. En bas: Spectre du rayonnement solaire à la limite de l'atmosphère, à la surface de la terre, et rayonnement d'un corps noir à la température de la terre, l'axe vertical représente le flux d'énergie rayonnante par minute par centimètre carré. Les axes horizontaux sont les mêmes, ils représentent des longueurs d'onde graduées en microns (10-6 m), selon une échelle logarithmique. Source: Hufty André, 1976, Introduction à la climatologie. Presses Universitaires de France, Collection Magel- lan, Paris
En bas, les deux courbes de gauche sont relatives à l'énergie solaire reçue. Le rayonnement est moins intense à la surface du sol qu'en haute altitude : l'atmosphère n'est pas parfaitement transparente, une certaine partie de l'énergie du rayonnement incident est absorbée. La courbe de droite représente le rayonnement d'un corps noir à la température de la terre, c'est à dire à peu près le rayonnement que la surface de la terre émet vers le ciel. On voit clairement que le rayonnement solaire et le rayonnement de la surface de la terre sont de nature diffé- rente : l'essentiel de l'énergie reçue se trouve dans le visible et dans l'infrarouge proche, autour de 0,7µ. alors que l'essentiel de l'énergie émise se trouve dans l'infrarouge moyen, autour de 10µ. . L'atmosphère est plutôt transparente au rayonnement reçu, et plutôt opaque au rayonnement réémis: c'est l'effet de serre.
composant responsable
-9 -7 -5 -3 -1 1 0 20 40 60 80 100 120 140 160
Age de l'air emprisonné dans les bulles (en millénaire)
ppmv 175 195 215 235 255 275 295 Variations de la température Concentration de CO2
Figure 2.2 : Concentration de CO2 et température : - 160 000 à nos jours.
La température concerne l’air à Vostock Station. En moyenne globale, lors du dernier âge glaciaire il y a 20 millénaires, la terre était 5 à 7 degrés plus froide qu’aujourd’hui et l’océan 2 à 3° plus froid. Le réchauffement s’est produit à la vitesse de 1° par millénaire, en moyenne (Schneider, 1997, Duplessy, 1997). Source : Vostock Station, Atmospheric concentration of CO2 from ice cores, Trend 1993 p.592., d'après Chapuis 1996
Figure 2.3 : Evolution globale de la température.
Valeur annuelle de la température combinée de la surface maritime et terrestre depuis 1860, déviation en °C par rapport à la moyenne 1951-80. La courbe lissée est obtenue en filtrant sur 21 ans. Source : David Parker, Had- ley Centre (1995), in IPCC (1996)
Figure 2.4 : Evolution du niveau de la mer généralisé sur tout le globe.
Moyennes annuelle et glissante sur 5 ans, période de base 1951-70; et évolution de certains glaciers. Source : IPCC (1990, 1995): Niveau de la mer d'après Tim Barnett, 1988; Glaciers d'après Bjornsson (1979), Ostrem et al. (1977), Kasser (1967, 1973), Kasser & Haeberli (1979), Muller (1977), Vivian (1975), Haeberli (1985)
Figure 2.5 : Couverture nuageuse et amplitude thermique.
Variations de la couverture nuageuse et de l'amplitude diurne de température - moyenne géographique sur les USA pour 1900-1990, et l'ex-URSS pour 1950-1990. Les données U.S. sont lissées avec un filtre binomial à 11 points. Les données ex-URSS sont données en déviation. Source : Tom Karl et al. (1995) in IPCC (1996)
Figure 2.6 : Index américain « climat - effet de serre »
L'index américain "climat - effet de serre". Pourcentage de la superficie des Etats-Unis qui subissent un changement climatique (c’est à dire des conditions observées cohérentes avec les projections des modèles d'un renforcement de l'effet de serre). Le hasard seul produirait une valeur de 10 pour-cent (barre horizontale). Source : Tom Karl et al. (1996) in IPCC (1996)
Figure 2.7 : Concentration de CO2 sur le dernier millénaire.
Concentration mesurée d'après des carottes glaciaires (D47, D57, Siple, and South Pole stations), et depuis 1958 concentration mesurée directement à Mauna Loa, Hawaii. La concentration estimée à partir de mesures faites dans des carottes glaciaires se base sur l'analyse des bulles d'air piégées dans la glace, la datation se
mogène dans l'atmosphère, le brassage complet par les vents étant effectué en moins d'un an, contrairement à ce qui se passe pour les aérosols. Source IPCC (1990, 1995).
Figure 2.8 : Evolution locale de la température.
Coefficients de variation de la température changement climatique:locale, représentés par un disque tous les 5 degrés de latitude et de longitude (terres émergées seulement). La teinte grise correspond à un réchauffement, le noir à un refroidissement. La taille du disque est proportionnelle à la magnitude de la tendance. Source : Tom Karl et al. (1995) in IPCC (1996).
Figure 2.9 : Refroidissement dû aux aérosols.
Distribution géographique modélisée du forçage radiatif annuel moyen direct (Wm-2) dû aux aérosols an- thropiques dans l'atmosphère. Le forçage radiatif direct imputable aux gaz à effet de serre est à peu près de 2.5 Wm-2 . Par comparaison, le rayonnement solaire global moyenné sur le globe (une "constante solaire"), est à peu près de 340 Wm-2 au dessus de l'atmosphère. Le rayonnement direct normal intercepté au sommet de l'at- mosphère par le disque terrestre est d'environ 1370 Wm-2 (une autre "constante solaire") Source : IPCC (1990, 1995)